Données géographiques - Végétation urbaine
Données surfaciques
Différentes bases de données sont disponibles pour déterminer, identifier et suivre la végétation arborée urbaine :
- Végétation fine 2017 - Rennes métropole - Kermap (https://data.rennesmetropole.fr/explore/dataset/vegetation_fine_2017/)
- BD VEGETATION - IGN
- Urban Atlas / Street Tree Layer - Copernicus (https://land.copernicus.eu/local/urban-atlas)
La couche VF permet d’identifier la végétation arborée, et notamment de faire la distinction entre les arbres isolé et les alignements. Cette couche est plus exhaustive que la BD végétation et la couche STL. Elle peut servir de référence surfacique, couplée avec la base de donnée ponctuelle des arbres de Rennes Métropole (arbres d’ornement et arbres d’alignement)
Carte site Mail François Mitterrand - Données végétation
Une analyse a été menée à partir de ces deux couches pour identifier les arbres à suivre lors de la campagne de mesures.Notamment pour identifier les arbres qui répondaient à certains critères : taille de la canopée, espèces, etc…
Après avoir pris contact avec M.Lorho et M.Martin, les différents sites on été séléctionnés en associant l’analyse des données et les recommandations de la DJB.
Présentation des sites
Mail François Mitterrand
Le Mail François Mitterrand a été choisie comme site de référence, sur lequel des mesures plus importantes sont effectuées. 28 platanes (platanus x acerfolia) (29 à l’origine suite à un abattage) ont été sélectionnés sur la partie ouest du Mail.
Avenue Maginot / Avenue Aristide Briand
29 érables (acer platanoïdes)
Rue Doyen Denis Leroy / Rue André et Yvonne Meynier
30 chênes (quercus rubra)
Rue de Roumanie
29 frênes (fraxinus excelsior)
Mesures
Les sessions types réalisée depuis le début de la campagne permettent de mesurer différents types de paramètres :
Pigments :
- Taux de chlorophylle A (exprimé en masse de pigment / masse de la feuille), mesuré directement.
- Permet d’exprimer le potentiel photosynthétique de la feuille puisque notamment la chlorophylle a est un pigment obligatoire pour réaliser la photosynthèse (la chlorophyle intercepte l’énergie lumineuse nécéssaire au processus chimique)
- Taux de chlorophylle B (exprimé en masse de pigment / masse de la feuille), mesuré directement.
- Taux de carotène (exprimé en masse de pigment / masse de la feuille), déduit à partir des deux précedents. Ce sont des pigments accessoires de la photosynthèse car ils permettent de collecter la lumière et de transférer l’énergie aux chlorophylles. Ils permettent aussi de dissiper de l’énergie en cas d’excès de lumière. Ces pigments ont également une fonction antioxydante, donc de protection des dommages aux composés cellulaires
- Taux d’anthocyane (exprimé en masse de pigment / masse de la feuille), mesuré directement. Les anthocyanes ont un rôle photoprotecteur (absorbent les UV, évite photo-inhibition et la photo-oxydation des composés cellulaires). Ce sont aussi des antioxydants et ils peuvent agir sur l’osmolarité des cellules.
Paramètres éco-physiologiques :
- SLA (Specific Leaf Area), correspond à la surface de la feuille, mesurée au scanner rapportée sur la masse sèche. Cette unité s’exrpime en mm2/mg.
La valeur de SLA d’un arbre est corrélée positivement avec son taux de croissance relatif1 et/ou sa capacité photosynthétique. Des valeurs plus faibles ont tendance à correspondre à des investissements relativement élevés dans les «défenses» foliaires (en particulier structurelles) et à une longue durée de vie des feuilles. Les espèces vivant dans des environnements riches en ressources ont tendance à avoir un SLA plus important que celles vivant dans des environnements soumis à un stress. (Cornelissen 2003)
- LDMC (Leaf Dry Matter Content), correspond au rapport entre la masse de la feuille saturée en eau et la masse de la feuille déshydratée.
Il a été démontré que la valeur de LDMC est corrélée négativement avec le taux de croissance relative, et positivement avec la durée de vie des feuilles.
Les feuilles avec une forte valeur de LDMC ont tendance à être plus résistantes, et de ce fait, sont plus résistantes aux différents aléas (vent, grèle, herbivores, etc…) (Cornelissen 2003)
1 : Taux de croissance relative (https://fr.wikipedia.org/wiki/Taux_de_croissance_relative), mesure qui permet de quantifier la vitesse de croissance d’une plante.
Paramètres physiques / structurels :
- LAI (Leaf Area Index), dans notre contexte, on parle davantage de densité folaire (Leaf Area Density), qui s’exprime en m2 /m3 : représentant la surface foliaire pour un volume de canopée donnée.
La densité foliaire régule et détermine l’absorption du rayonnement solaire, le processus de photosynthèse, la réspiration et l’évapotranspiration, l’interception des précipitations, etc… Le LAI/LAD a été identifié par le GCOS (Global Climate Observing System) comme une variable déterminante des modélisation climatiques.
Les pigments et le LAI sont calculés sur les quatre sites, cependant les paramètres éco-physiologiques (SLA et LDMC) sont calculés uniquement sur les platanes (Mail François Mitterrand)
Données satellites
La donnée satellite de référence utilisée dans ce projet provient de la constellation Sentinel-2. Cette constellation dispose de deux satellites : Sentinal-2A et Sentinel-2B. Ces satellites sont équipés d’un capteur (capteur MSI : Multi-Spectral Instrument) qui mesure la réfléctance dans 12 bandes spectrales allant du bleu (≈ 443 nm) à l’infrarouge court ou SWIR (Short Wave Infra-Red, ≈ 2200 nm). La présence des deux satellites permet d’acquérir des images tout les 5 jours (avec une fréquence un peu plus élevée sur Rennes, puisque la ville se trouve à cheval sur deux fauchées). La résolution spatiale des images est de 10 mètres (un pixel représente une surface de 10mx10m).
A partir des images satellites, on peut caluler des indices de végétation, par exemple, le NDVI (Normalize Difference Vegetation Index), qui peut témoigner de l’activité photosynthétique, de la vigueur, ou de la proportion de végétation d’un couvert. On peut extraire ces valeurs, calculées à partir des images Sentinel-2 pour l’année 2020. Ici, pour chaque arbre identifié dans la campagne, la valeur de NDVI a été extraite des différentes images. On peut alors composer une série temporelle (moyennée ici à l’échelle des sites)
Ce graphique permet de rendre compte de l’évolution phénologique des arbres, et notamment, des variations qui peuvent être liées aux différents stress, et une différence entre les espèces (tout au moins, entre les site). Ces courbes doivent toutefois être considérées avec du recul, de nombreuses limites peuvent être évoquées : signification de l’indice du NDVI, résolution spatiale qui induit du mélange, etc…)
Carnet de bord
La campagne de mesure a débuté le Lundi 29 Mars et se terminera le Mardi 9 Octobre. 14 sessions sont prévues dont 5 avec une nacelle (ce qui permet de récupérer des feuilles sur la partie supérieure de la canopée)
Chaque session de mesure s’étend sur deux jours, et necessite la présence de 7/8 personnes. Lors de ces session, le LAI est mesuré tôt le matin et/ou tard le soir sur chaque individu, lorsque l’angle solaire est bas (la mesure est biaisée si elle est effectuée en journée), pendant le reste de la journée, 8 feuilles (deux par faces : Nord, Est, Sud, Ouest) sont récoltées sur chaque individu à l’aide d’un échenilloir. Sur le site du Mail François Mitterrand, les feuilles sont mises en saturation sur place (ce qui nécessite d’autant plus de main d’oeuvre), elles sont enveloppées et étiquetées individuellement dans un sopalin imbibé d’eau pure puis placées dans une glaciaire. Sur les autres sites, les feuilles sont étiqutées dans des pochons et sont placées dans une glaciaire. Une récolte de feuille, pour une session, nécessite ensuite plus d’une semaine de traitement et d’analyse en laboratoire (à 4 personnes) pour extraire les paramètres énoncées plus tôt.
D’un point de vue logistique, une quantité non négligeable de matériel est nécessaire aux prélèvements, puis aux analyses en laboratoire. Pour les prélèvements : du papier absorbant, des pochons en plastiques, des glaciaires, du film célophane, des échenilloirs, etc… En ce qui concerne les analyse en laboratoire, le laboratoire Ecobio met à disposition de nombreux équipements : congélateurs (pour stocker les échantillons), balances de précision, scanner, lyophillisateur, broyeur, spectrometre, solvants, etc…
Pour une session, 936 feuilles sont récoltées. Ces 936 feuilles sont réparties en 116 échantillons pour le Mail (où les faces sont différenciées), plus 88 échantillons pour les trois autres sites (sur les autres sites, on prélève des feuilles sur chaque face, puis elle sont rassamblées pour former un échantillon représentatif à l’échelle de l’arbre). Tout au long des analyses en laboratoire, ces 204 échantillons par session doivent être suivis en distinguant l’espèces, la date, et le numero de l’individu (plus la face pour les Platanes du Mail)
30 Mars 2021
Pas encore de feuilles, seul le LAI a été calculé
13 Avril 2021
LAI sur tout les sites, récolte de feuille sur trois sites : CNRS (chênes), Mail (platanes), Maginot (Erables). Pas de feuilles sur les frênes.
27 Avril 2021
LAI et récolte sur tout les sites. Scan spectro sur 6 individus au Mail. Davantage de feuilles récoltées au Mail grâce à la nacelle : distinction bas/milieu/haut de canopée sur 6 individus.
11 Mai 2021
LAI et récolte sur tout les sites. Mesures Dualex sur tout les sites. Mesures TDR sur tout les sites (sauf moitié frênes à cause de la pluie)